JP2000182758A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】皺、捩じれ等を発生させず所定の平面性を有す
る上、施工性が非常に良く、しかも低電圧で即熱性があ
る長尺、広面積の面状発熱体を提供する。 【解決手段】薄肉なテープ状の抵抗発熱体１を、展延性
を有するバネ鋼から成形し、その抵抗発熱体１に上下か
ら薄肉をもって絶縁性のラミネートフィルムを加圧・加
熱ローラｂ１でラミネート加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、構造物の屋根融雪
用ヒータ、床暖房用ヒータ、或いはマット用ヒータ（カ
ーペットを含む）等の広範囲を加熱するのに用いられる
面状発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の面状発熱体は幅広い
分野において用いられている。ところが、従来から知ら
れている面状発熱体はニクロム線から薄板に形成してな
ることから、電力の消費量が大きく経済的ではなかっ
た。又、面状発熱体として、カーボンからなるものも知
られているが、このカーボン製の面状発熱体においては
そのカーボンと混合する抵抗物質によっては発熱状態を
左右する抵抗値が安定しないばかりか、その抵抗値を均
一にすることが困難である。又、該気温や圧力によって
抵抗値が変動し易い等の問題があった。

【０００３】また、面状発熱体としてステンレス箔（１
００ミクロン未満の厚み）を抵抗発熱体とする家庭用の
暖房用の加熱マットも存在している。この先行技術は箔
を使用する必要上、エッチング加工による製造に依存し
ざるを得ず、製造コストが非常に高騰すること。広い面
積、長尺状のものが製造できないこと。必要枚を結線す
ることによって屋根の融雪装置や床暖房装置等として使
用可能であるが、抵抗発熱部が面状である結果、電気抵
抗が非常に大きくなり、膨大な電力を消費する。更に、
蛇行状に打抜いたステンレス箔を絶縁性の上下の樹脂フ
ィルムで被覆挟持した後、連結片と上下の樹脂フィルム
部分とを除去し、そして全体を接着材を介して加圧及び
加熱して一体化する先行技術（特許登録番号第２５８６
１８０号公報）も存在する。この先行技術は、蛇行状に
打抜き成形されたステンレス箔が極薄の部材で強度が弱
い。また、発熱時のステンレス箔の伸長作用を吸収する
ために上下の樹脂フィルムの端部を、間隙を有する断面
コ字型の絶縁枠で被覆している。しかし、一次加工であ
る加圧、加熱時の製造に手間取るばかりでなく、二次加
工として絶縁枠を上下樹脂フィルムの端部に被覆しなけ
ればならず、製造コストと共に製造作業が非常に面倒で
ある。そして、ステンレス鋼をテープ状に成形し、その
テープ状物を蛇行状に連結して抵抗発熱体を成形し、そ
れを絶縁樹脂層に埋設することも提案されるが、折畳ん
で施行現場に搬入して再度広げると微妙な皺等によって
床等にフィットせず、即熱性が悪くなり、広い面積を加
熱（発熱）するヒーターとしては電気消費量も高くつく
問題を有している。

【０００４】本発明は従来事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、皺、捩じれ等を発生させず所
定の平面性を有する上、施工性が非常に良く、しかも低
電圧で即熱性がある長尺、広面積の面状発熱体を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を達成するための手段】上記課題を達成するため
に講じた技術的手段は、請求項１は、薄肉なテープ状の
抵抗発熱体を、展延性を有するバネ鋼から成形し、その
抵抗発熱体を上下から薄肉をもって絶縁樹脂層で被覆し
ていることを要旨とする。請求項２は、前記請求項１記
載の絶縁樹脂層はラミネートフィルムを加圧・加熱ロー
ラを使用した加圧・加熱方式でラミネート加工されたも
のであることを要旨とする。請求項３は、請求項２記載
の抵抗発熱体が横幅寸法を２００ｍｍ乃至３００ｍｍ程
度、長さ寸法を３０００ｍｍ乃至４０００ｍｍ程度の面
積範囲内にその長さ方向に複数体の前記バネ鋼を並列し
且つ両端部を結線して配線され、且つその抵抗発熱体が
幅寸法１０ｍｍ、厚み寸法１００ミクロン乃至２００ミ
クロン、絶縁樹脂層の厚みが上下共１００ミクロンのラ
ミネートフィルムを２枚ラミネート加工したものである
ことを要旨とする。請求項４は、請求項３記載のラミネ
ートフィルムが上下共に複数枚ラミネート加工されてい
ることを要旨とする。請求項５は、請求項３または４記
載の抵抗発熱体のその端末部を密封状に包皮し、該包皮
部は、端末部を挟んで樹脂製帯板を上下から粘着して前
記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹脂製帯板同士が
直接する粘着する粘着部を残置する態様になっているこ
とを要旨とする。そして、請求項６は、請求項１乃至５
いずれか１項記載の端子であるバネ鋼を絶縁樹脂層から
外部に突設し、その突設するバネ鋼部分と電気コードと
の結線部を含んで絶縁樹脂層の端部域と電気コードの先
端域とに亘って樹脂材を一体成形して前記突設する端子
部分及び前記結線部をその樹脂材に水密状に埋設してい
ることを要旨とする。ここでテープ状とは厚みを１００
ミクロン以上、即ち１００ミクロン乃至２００ミクロン
が好ましいものである。また、樹脂製の帯板は、ラミネ
ートフィルムの断片と粘着テープ（例えば商品名：絶縁
キャップ（積水化学工業株式会社製））や、その粘着テ
ープを横Ｕの字状に折曲したものを使用する。

【０００６】

【作用】前記技術的手段によれば、下記の作用を奏す
る。 （請求項１）本面状発熱体は、展延性を有するバネ鋼か
らなる薄肉テープ体を抵抗発熱体として使用している。
このバネ鋼は、ヒーター業界で抵抗発熱体として用いら
れるステンレス鋼とは区別され、重ね板バネ、コイルバ
ネ、トーションバネ等として異分野で使用される素材で
ある。実験した処によるとこのバネ鋼の固有抵抗値はス
テンレス鋼よりも低く、融雪装置、床暖房装置等のよう
に低温発熱を要求される装置に適した低温特性を特長と
して有することが知見された。またテープ状の厚みを調
節することによって発熱温度を左右する抵抗値を所要に
設定することもできるものでもある。その上、バネ鋼か
らなるテープ状物のその展延性が面状発熱体自体を床下
地材や天井下地材等の面にフィットする平面状に保形す
る。 （請求項２）本面状発熱体は、テープ状バネ鋼の展延性
で、低廉な製造方法である加圧・加熱ローラ方式をもっ
て抵抗発熱体に絶縁樹脂層をラミネート加工（一体成
形）する。 （請求項３）本面状発熱体は、量産品である厚みのラミ
ネートフィルムを有効利用して低廉下で製造する。 （請求項４）本面状発熱体は、ラミネートフィルム自体
に成形工程上で点在しているミクロン単位の微孔の連通
を、重合する複数層で閉口して放電を防止する。 （請求項５）本面状発熱体は、発熱時に熱膨張が集中す
る抵抗発熱体の端部（端末部）の伸びを粘着部（上下の
樹脂製帯板同士の粘着）の剥離で吸収する。そして、そ
の密封状に粘着される上下の樹脂製帯板は、絶縁性のラ
ミネートフィルムを加圧・加熱ローラを使用してラミネ
ート加工する際に後方に圧送される空気の進入を防止す
る。 （請求項６）本面状発熱体は、一体成形した樹脂材で、
端子となるバネ鋼部分とそれに結線される電気コードを
水分から防護する。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１乃至図４は本発明面状発熱体
の実施の形態を示し、符号Ａがその面状発熱体である。

【０００８】この面状発熱体Ａは、図１に示すように横
幅寸法を２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度、長さ寸法を３０
００ｍｍ〜４０００ｍｍ程度の面積範囲内に複数体のテ
ープ状のバネ鋼を平行状に並列し且つ両端部を結線して
配線し、その抵抗発熱体１と上下２層の絶縁樹脂層２、
２とで構成している。

【０００９】抵抗発熱体１の素材であるバネ鋼は、重ね
板バネ、コイルバネ、トーションバネ等として適用され
ている。このバネ鋼は、その固有抵抗値がステンレス鋼
よりも低く、融雪装置、床暖房装置等のように低温発熱
を要求される装置に適した低温特性を特長として有して
いる。厚みを１００ミクロン乃至２００ミクロン、幅を
１０ｍｍ程度とするバネ鋼を使用して抵抗発熱体１を形
設している。

【００１０】この抵抗発熱体１は、取扱時にロール状に
巻回されている前記するバネ鋼を３０００ｍｍ乃至４０
００ｍｍよりも若干短い長さに切断し、多数体（本実施
の形態では６体）を川の字状に並列させ、端末部１１を
スポット溶接等の固定手段で固着して細長状の配線形態
にしてある。

【００１１】この抵抗発熱体１は、その両端部である前
記端末部１１を上下の樹脂製の帯板２１で包皮し、その
状態でラミネート加工されている。

【００１２】上記樹脂製の帯板２１は、本実施の形態で
はラミネートフィルム（ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム）の断片２１ａと粘着テープ２１ｂとであり、包
皮部３１は、図２に示すようにバネ鋼複数体からなる抵
抗発熱体１の端末部１１をラミネートフィルムの断片２
１ａに載置し、その上方から前記粘着テープ２１ｂを人
為的に押し付けて空気を排除した状態で前記断片２１ａ
とその粘着テープ２１ｂとを粘着させるが、少なくとも
抵抗発熱体１の長さ延長方向に前記断片２１ａと粘着テ
ープ２１ｂとが粘着する粘着部３１ａを残置するように
する。尚、粘着テープ２１ｂを横Ｕの字状に折曲変形さ
せて、上半部の粘着テープ部分、下半部の粘着テープ部
分とで前記包皮部３１を形成しても良いものである。

【００１３】絶縁樹脂層２、２は、本実施の形態ではラ
ミネートフィルム（ポリエチレンテレフタレート）とし
て１００ミクロン厚のポリエチレン樹脂フィルム４枚を
使用する。このラミネートフィルムにはその表面に接着
材（ポリエチレン、エチレンエチルアクリレートの混合
材）が塗布されている。

【００１４】前記するラミネート加工は、両端の端末部
１１を前記のように包皮部３１で包皮した前記細長状の
抵抗発熱体１を一端側（前端側）から加圧・加熱ローラ
方式のラミネート機Ｂに通すことによって行われる。

【００１５】図４はそのラミネート機Ｂの概略を示し、
符号ｂが抵抗発熱体１を案内するテーブルである、上面
が水平状にしてあり、更に上下一対の加圧・加熱ローラ
ｂ１、ｂ１のその直前に抵抗発熱体１を構成する各バネ
鋼を案内する溝ｂ２’を平行状に横設したガイドｂ２を
設け、そのガイドｂ２で各バネ鋼が平行関係を維持した
ままラミネート機Ｂに送り込まれるようになっている。
図４において、ｂ２は送りローラ、ｂ３はラミネートロ
ールである。

【００１６】ラミネートは従来と同様に加圧・加熱ロー
ラｂ１、ｂ１による加熱・加圧で抵抗発熱体１の上下か
ら行われる。その際、抵抗発熱体１を構成する各バネ鋼
とラミネートフィルムとの間に巻き込まれる空気は下流
側（後端側）に徐々圧送され、最後は包皮部３１に進入
することなく後方端から排出される。このラミネート加
工を、上下一層を一工程として、二度行う。

【００１７】また、面状発熱体Ａからの端子１００の取
出しは、図３に示すように端子１００となるバネ鋼を絶
縁樹脂層２、２から外部に突設し、その突設するバネ鋼
部分と電気コード２００との結線部３００を含んで絶縁
樹脂層２、２の端部域と電気コード２００の先端域とに
亘って樹脂材４００を一体成形して前記端子１００とな
るバネ鋼部分及び前記結線部３００をその樹脂材４００
に水密状に埋設している。

【００１８】製造した面状発熱体Ａ６体を直列に接続
し、１００ボルトの電圧を印加した処、通電を開始して
から３０秒で外気温プラス３０度程度まで発熱する、即
熱性があることも解った。また、ラミネートフィルムに
は製造上を理由とするものと推測されるが、ミクロン単
位径の微孔が点在しているが、上下共に二層を施層して
いることから、放電についても防止できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上のように展延性を有するバ
ネ鋼から成形された薄肉なテープ状（１００ミクロン以
上の厚み）の抵抗発熱体に、上下から薄肉をもって絶縁
樹脂層を被覆した面状発熱体である。それ故、そのバネ
鋼の展延性で平面状に張り、床下地材や天井下地材等の
面にフィットする。それ故、長尺や広面積であっても、
上部に載設される床仕上材や化粧材の重みを受けて抵抗
発熱体が断線するようなアクシデントがない、即熱性に
優れた長期信頼性の高い面状発熱体を提供できる。しか
も、展延性（弾性変形機能）で易取扱性を有するバネ鋼
を素材にすることによって、加熱・加圧ローラを使用し
てラミネート加工が可能である。それ故、蛇行状に打抜
いたステンレス箔の上下に絶縁性の樹脂フィルムを加圧
及び加熱して一体化する先行技術のように手間を掛ける
こともなくなり、製造コストが大幅に低減し、低廉下で
提供することができる。その上、載設時においてもロー
ル状に丸めて施工現場に搬入された面状発熱体を転がせ
ば復元力で自ずと平坦状に結線可能となり、施工性が非
常に良いものであるし、箔を抵抗発熱体にした場合のよ
うに折り畳むことによって生じる皺等が載設時に残置さ
れ、それが原因となって載設対象物である下地材等にフ
ィットしなくなったり、上方に載設される床仕上材等の
重みを受けて断線するよう虞れもなくなり、安全でもあ
る。無論、バネ鋼の固有抵抗値がステンレスに比して低
いこと。低温特性に優れ、厚みの調節で発熱温度を左右
する抵抗値を所要に設定できること。等が関連して、融
雪装置や床暖房装置等のような広面積を低温で加熱させ
るに際し、消費電力を低減することもできる。しかも、
そのバネ鋼の使用は、その展延性で広面積、長尺状であ
っても家庭電気製品の規約に合格する所定の平面性をも
兼備するものであること言うまでもない。従って、載設
対象物とのフィット性（平面性）に優れた特長を発揮
し、しかも即熱性があり、製造コストも低廉で、安価な
提供が可能であり、取扱性と共に施工性が非常に良い屋
根融雪用ヒータ、床暖房用ヒータ等のように広面積を加
熱するに最適な面状発熱体を新規に提供することができ
る。また、請求項３のように量産品である１００ミクロ
ン厚のラミネートフィルムを有効利用して家庭電化製品
としての規約厚内に適合させているので、より低廉下で
の製造が可能となり、商品単価を更に安く抑えることが
可能である。その上、請求項４のようにラミネートフィ
ルムの複数施層で対応して、ラミネートフィルム自体に
点在しているミクロン単位の微孔の連通を閉塞した場合
には、放電作用で隣設する機器や上張りされる金属材
（例えばトタン板）等に悪影響を与える心配もなく安全
である。しかも、請求項５のように抵抗発熱体の端末部
を密封状に包皮し、該包皮部を、樹脂製の帯板を上下か
ら粘着して前記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の帯板
同士が直接する粘着する粘着部を残置する態様にした場
合には、ラミネート加工による一体成形時に発熱時（使
用時）の抵抗発熱体の伸長吸収機能を具備させることが
可能となり、先行技術のように二次加工（断面コ字状の
絶縁枠での被覆）が全く不要であり、製造コストの低減
化と共に製造作業を一層楽にすることができる。また、
請求項６のように端子となるバネ鋼と電気コードの結線
部分とを一体成形する樹脂材に埋設していると、水の進
入を確実に防止する高い耐水性を付与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態面状発熱体の斜視図で一部切欠し
且つ中間省略して示す。

【図２】図１の（Ａ）−（Ａ）線拡大断面図で中間省略
して示す。

【図３】図１の（Ｂ）−（Ｂ）線拡大断面図。

【図４】絶縁樹脂層（内層）をラミネートしている状態
を示す側面断面図。

【符号の説明】

Ａ：面状発熱体 １：抵抗
発熱体 ３１：包皮部 ２１：樹
脂製帯板 ３１ａ：粘着部 ２００：
電気コード ４００：樹脂材 ３００：
結線部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉なテープ状の抵抗発熱体を、展延性
   を有するバネ鋼から成形し、その抵抗発熱体を上下から
   薄肉をもって絶縁樹脂層で被覆していることを特徴とす
   る面状発熱体。
2. 【請求項２】 前記絶縁樹脂層はラミネートフィルムを
   加圧・加熱ローラを使用した加圧・加熱方式でラミネー
   ト加工されたものであることを特徴とする請求項１記載
   の面状発熱体。
3. 【請求項３】 前記抵抗発熱体が横幅寸法を２００ｍｍ
   乃至３００ｍｍ程度、長さ寸法を３０００ｍｍ乃至４０
   ００ｍｍ程度の面積範囲内にその長さ方向に複数体の前
   記バネ鋼を並列し且つ両端部を結線して配線され、且つ
   その抵抗発熱体が幅寸法１０ｍｍ、厚み寸法１００ミク
   ロン乃至２００ミクロン、絶縁樹脂層の厚みが上下共１
   ００ミクロンのラミネートフィルムを２枚ラミネート加
   工したものであることを特徴とする請求項２項記載の面
   状発熱体。
4. 【請求項４】 前記ラミネートフィルムが上下共に複数
   枚ラミネート加工されていることを特徴とする請求項３
   記載の面状発熱体。
5. 【請求項５】 前記抵抗発熱体のその端末部を密封状に
   包皮し、該包皮部は、端末部を挟んで樹脂製帯板を上下
   から粘着して前記抵抗発熱体の長さ延長方向に上下の樹
   脂製帯板同士が直接する粘着する粘着部を残置する態様
   になっていることを特徴とする請求項３または４項記載
   の面状発熱体。
6. 【請求項６】 前記端子であるバネ鋼を絶縁樹脂層から
   外部に突設し、その突設するバネ鋼部分と電気コードと
   の結線部を含んで絶縁樹脂層の端部域と電気コードの先
   端域とに亘って樹脂材を一体成形して前記突設する端子
   部分及び前記結線部をその樹脂材に水密状に埋設してい
   ることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の
   面状発熱体。